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窒素化合物ガスクラスターイオンビームによる窒化物もしくは窒化表面の形成方法 実績あり

国内特許コード P110004576
整理番号 Y98-P063
掲載日 2011年7月21日
出願番号 特願平10-280525
公開番号 特開2000-087227
登録番号 特許第3865513号
出願日 平成10年9月15日(1998.9.15)
公開日 平成12年3月28日(2000.3.28)
登録日 平成18年10月13日(2006.10.13)
発明者
  • 斉藤 博
  • 山田 公
  • 松尾 二郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 窒素化合物ガスクラスターイオンビームによる窒化物もしくは窒化表面の形成方法 実績あり
発明の概要 【課題】 CVDよりも低温で、表面ダメージの少ない窒化ないしは窒化物形成を可能とする。
【解決手段】 固体表面に、窒素化合物ガスクラスターのイオンビームを照射することにより窒化物もしくは窒化表面を形成する。
従来技術、競合技術の概要


従来より、窒化物や窒化表面を形成するための各種の方法が採用されている。たとえばその代表的な方法として知られているものに、アンモニアガスの表面吸着と熱分解による窒化(熱CVD法)方法や、Ar等の希ガスの放電により得られるプラズマの補助を得て成膜する、いわゆるプラズマあるいはイオンビームアシスト法がある。これらの方法は大面積の試料表面の処理には好都合であることから一般に採用されている方法である。しかしながら、これらの方法では、500~1000℃の高温を必要とする点が問題となる。このような高温条件を保つための装置手段は特殊なものであって、その作製、メンテナンスの負担が大きく、熱による劣化や変質の観点から対象とする試料の種類にもおのずと制約があった。またイオンビームアシスト法では高エネルギーイオンによる基板表面の損傷が避けにくいという欠点がある。



このように、これらの従来技術のなかでは、プラズマあるいはイオンビームアシスト法は、より精密な成膜や表面窒化が可能であって、より低い温度の採用が可能であると期待されているものの、具体的な展開にはいまだ多くの問題をかかえているのが実情である。
また、近年では電子デバイスへの窒化物の利用の点において、この窒化物形成技術の革新が求められている。たとえば III族窒化物半導体は紫から紫外波長領域の禁制帯幅をもち、紫から紫外波長域の発光素子(LEDあるいはLD(レーザーダイオード)として注目を集めている。現状では、この III族窒化物は、CVD法により1000℃程度の高温で結晶成長がなされている。 III族窒化物の成長は,従来ではこのようにCVD法が主でるが、一方、MBE(Molecular Beam Epitaxy) 法ではRF放電あるいはECRプラズマ等で得られたラジカル窒素と呼ばれる化学的にアクティブな窒素分子が用いられている。しかしながら実情は原子状窒素、窒素イオン等が多量に含まれる混合物であることからどの種が成長に寄与しているのかは明確ではなく、得られた薄膜の結晶性もCVD法に劣っていることから、MBE法による III族窒化物の形成は現実的なものになっていない。また窒素分子線強度も十分とはいえず成長速度等に問題がある。



広禁制帯幅をもつII・VI族化合物へのアクセプター種としての窒素ドーピングについても上記プラズマ源がもっぱら使用されている。しかし上記同様にどの種が実際のドーピングに寄与しているのかは明確ではない。さらにZnSe以外の広禁制帯幅II-VI族化合物ではp型伝導制御はできていない。
以上のように、プラズマあるいはイオンアシスト法、さらにはMBE法は、精密な固体表面の加工、修飾、あるいは改質や成膜の手段として期待され、その一部は実用的にも利用されているものの、依然として多くの問題をかかえているのが実情である。特にこれらの従来の方法においては、試料もしくはその表面にダメージ(損傷)を与えることなしに、より低い温度において、選択的な加工、修飾、改質、そして成膜等のプロセスとして窒化物もしくは窒化表面を形成することが大きな課題になっていた。

産業上の利用分野


この出願の発明は、クライスターイオンビームによる窒化物の形成方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、微細MOSトランジスタでのゲートからチャンネル領域への不純物拡散抑止のためのSi基板あるいはゲート酸化膜へのSi窒化物堆積や、 III族窒化物半導体のMBE成長、各種金属の表面窒化、材料表面の高強度化および高耐候性化、低融点金属の表面窒化等において有用な、クラスターイオンビームを用いた窒化物もしくは窒化表面の新しい形成方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
GaAs基板表面に、窒素化合物のガスクラスターのイオンビームを照射することにより窒化物もしくは窒化表面を形成することを特徴とする窒化物もしくは窒化表面の形成方法。

【請求項2】
窒素化合物が、窒素、アンモニア、酸化窒素、有機含窒素化合物、もしくはアンモニウムまたは有機含窒素化合物の金属錯体である請求項1の形成方法。

【請求項3】
不活性ガスもしくは他種元素化合物のクラスターイオンビームをともに照射する請求項1または2の形成方法。

【請求項4】
あらかじめGaAs基板表面を、不活性ガスのクラスターイオンの照射により清浄化もしくは平坦化することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの形成方法。

【請求項5】
ガスクラスターイオンビームを収束もしくは偏向させて位置選択的に窒化物もしくは窒化表面を形成することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの形成方法。

【請求項6】
窒素化合物ガスクラスターイオンビームとともに元素もしくは元素化合物分子線を照射することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1998280525thum.jpg
出願権利状態 登録
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